JPWO2012131917A1 - Honeycomb structure and method for manufacturing honeycomb structure - Google Patents
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Abstract
本発明のハニカム構造体は、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設されているハニカムユニットを有するハニカム構造体であって、前記ハニカムユニットは、鉄イオンによりイオン交換されているゼオライト及び無機バインダを含む原料ペーストを押出成形した後、焼成して作製されており、前記ゼオライトは、比表面積が500m2/g以上800m2/g以下であり、外表面積が40m2/g以上80m2/g以下である。The honeycomb structure of the present invention is a honeycomb structure having a honeycomb unit in which a plurality of through holes are arranged in parallel in the longitudinal direction with partition walls, the honeycomb unit being ion-exchanged with iron ions And a raw material paste containing an inorganic binder is extruded and fired, and the zeolite has a specific surface area of 500 m2 / g or more and 800 m2 / g or less, and an outer surface area of 40 m2 / g or more and 80 m2 / g or less. It is.
Description
本発明は、ハニカム構造体及びハニカム構造体の製造方法に関する。 The present invention relates to a honeycomb structure and a method for manufacturing a honeycomb structure.
従来、自動車の排ガスを浄化するシステムの一つとして、アンモニアを用いて、NOxを窒素と水に還元するSCR(選択触媒還元)システムが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an SCR (Selective Catalytic Reduction) system that uses ammonia to reduce NOx to nitrogen and water is known as one of systems for purifying automobile exhaust gas.
また、SCRシステムにおいて、アンモニアを吸着する材料として、ゼオライトが知られている。 In addition, zeolite is known as a material that adsorbs ammonia in the SCR system.
特許文献1には、ゼオライトと、無機繊維及び/又はウィスカと、無機バインダを含むハニカムユニットを有するハニカム構造体が開示されている。 Patent Document 1 discloses a honeycomb structure having a honeycomb unit including zeolite, inorganic fibers and / or whiskers, and an inorganic binder.
しかしながら、特許文献1に開示されているハニカム構造体よりもNOxの浄化性能がさらに優れるハニカム構造体が求められている。このため、ハニカム構造体を構成するハニカムユニットの材料として、NOxの浄化性能に優れる鉄イオンによりイオン交換されているβ型ゼオライト等のゼオライトを用いることが考えられる。 However, there is a need for a honeycomb structure that is further superior in NOx purification performance than the honeycomb structure disclosed in Patent Document 1. For this reason, it is conceivable to use zeolite such as β-type zeolite that has been ion-exchanged with iron ions that are excellent in NOx purification performance as the material of the honeycomb unit constituting the honeycomb structure.
このとき、比表面積が大きく、鉄イオンによりイオン交換されているイオン交換量が大きいβ型ゼオライトを用いても、NOxの浄化性能が十分に向上しないという問題がある。 At this time, there is a problem that the purification performance of NOx is not sufficiently improved even if β-type zeolite having a large specific surface area and a large amount of ion exchange ion-exchanged with iron ions is used.
本発明は、上記の従来技術が有する問題に鑑み、NOxの浄化性能に優れるハニカム構造体及び該ハニカム構造体の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a honeycomb structure excellent in NOx purification performance and a method for manufacturing the honeycomb structure in view of the problems of the above-described conventional technology.
本発明のハニカム構造体は、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設されているハニカムユニットを有するハニカム構造体であって、前記ハニカムユニットは、鉄イオンによりイオン交換されているゼオライト及び無機バインダを含む原料ペーストを押出成形した後、焼成して作製されており、前記ゼオライトは、比表面積が500m2/g以上800m2/g以下であり、外表面積が40m2/g以上80m2/g以下である。The honeycomb structure of the present invention is a honeycomb structure having a honeycomb unit in which a plurality of through-holes are arranged in parallel in the longitudinal direction with a partition wall therebetween, and the honeycomb unit is an ion exchanged by iron ions The zeolite has a specific surface area of 500 m 2 / g or more and 800 m 2 / g or less, and an outer surface area of 40 m 2 / g or more and 80 m. 2 / g or less.
前記ゼオライトは、鉄イオンによりイオン交換されているイオン交換量が1.6質量%以上であることが望ましい。 The zeolite preferably has an ion exchange amount of 1.6% by mass or more ion-exchanged with iron ions.
前記ゼオライトの鉄イオンによりイオン交換されているイオン交換量、比表面積及び外表面積を、それぞれM[質量%]、S1[m2/g]及びS2[m2/g]とすると、式 0.25≦M×(S2/S1)≦0.60を満たすことが望ましい。 When the ion exchange amount, specific surface area, and outer surface area that are ion-exchanged with iron ions of the zeolite are M [mass%], S 1 [m 2 / g], and S 2 [m 2 / g], respectively, It is desirable to satisfy 0.25 ≦ M × (S 2 / S 1 ) ≦ 0.60.
前記ゼオライトは、二次粒子の平均粒径が3μm以上5μm以下であることが望ましい。 The zeolite preferably has an average particle size of secondary particles of 3 μm to 5 μm.
前記ゼオライトは、β型ゼオライトであることが望ましい。 The zeolite is preferably a β-type zeolite.
前記原料ペーストは、無機繊維、鱗片状物質、テトラポット状物質及び三次元針状物質からなる群より選択される一種以上をさらに含むことが望ましい。 The raw material paste preferably further includes one or more selected from the group consisting of inorganic fibers, scale-like substances, tetrapot-like substances, and three-dimensional needle-like substances.
本発明のハニカム構造体は、複数の前記ハニカムユニットを有することが望ましい。 The honeycomb structure of the present invention preferably has a plurality of the honeycomb units.
本発明のハニカム構造体の製造方法は、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設されているハニカムユニットを有するハニカム構造体を製造する方法であって、鉄イオンによりイオン交換されているゼオライト及び無機バインダを含む原料ペーストを押出成形する工程と、該押出成形された原料ペーストを焼成して前記ハニカムユニットを作製する工程を有し、前記ゼオライトは、比表面積が500m2/g以上800m2/g以下であり、外表面積が40m2/g以上80m2/g以下である。A method for manufacturing a honeycomb structure according to the present invention is a method for manufacturing a honeycomb structure having a honeycomb unit in which a plurality of through holes are arranged in parallel in a longitudinal direction with partition walls being separated by iron ions. A step of extruding a raw material paste containing zeolite and an inorganic binder, and a step of firing the extruded raw material paste to produce the honeycomb unit, wherein the zeolite has a specific surface area of 500 m 2 / g or more. 800 m 2 / g or less, and the outer surface area is 40 m 2 / g or more and 80 m 2 / g or less.
前記ゼオライトは、鉄イオンによりイオン交換されているイオン交換量が1.6質量%以上であることが望ましい。 The zeolite preferably has an ion exchange amount of 1.6% by mass or more ion-exchanged with iron ions.
前記ゼオライトの鉄イオンによりイオン交換されているイオン交換量、比表面積及び外表面積を、それぞれM[質量%]、S1[m2/g]及びS2[m2/g]とすると、式 0.25≦M×(S2/S1)≦0.60を満たすことが望ましい。 When the ion exchange amount, specific surface area, and outer surface area that are ion-exchanged with iron ions of the zeolite are M [mass%], S 1 [m 2 / g], and S 2 [m 2 / g], respectively, It is desirable to satisfy 0.25 ≦ M × (S 2 / S 1 ) ≦ 0.60.
前記ゼオライトは、二次粒子の平均粒径が3μm以上5μm以下であることが望ましい。 The zeolite preferably has an average particle size of secondary particles of 3 μm to 5 μm.
前記ゼオライトは、β型ゼオライトであることが望ましい。 The zeolite is preferably a β-type zeolite.
前記原料ペーストは、無機繊維、鱗片状物質、テトラポット状物質及び三次元針状物質からなる群より選択される一種以上をさらに含むことが望ましい。 The raw material paste preferably further includes one or more selected from the group consisting of inorganic fibers, scale-like substances, tetrapot-like substances, and three-dimensional needle-like substances.
前記ハニカム構造体は、複数の前記ハニカムユニットを有することが望ましい。 The honeycomb structure preferably includes a plurality of the honeycomb units.
本発明によれば、NOxの浄化性能に優れるハニカム構造体及び該ハニカム構造体の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a honeycomb structure excellent in NOx purification performance and a method for manufacturing the honeycomb structure.
次に、本発明を実施するための形態を図面と共に説明する。 Next, the form for implementing this invention is demonstrated with drawing.
図1に、本発明のハニカム構造体の一例を示す。ハニカム構造体10は、複数の貫通孔11aが隔壁11bを隔てて長手方向に並設されている単一のハニカムユニット11を有する。また、ハニカムユニット11は、鉄イオンによりイオン交換されているゼオライト及び無機バインダを含む原料ペーストを押出成形した後、焼成して作製されている。さらに、ハニカムユニット11の両端面を除く外周面に外周コート層12が形成されている。
FIG. 1 shows an example of the honeycomb structure of the present invention. The
以下、ゼオライトは、原料ペーストに含まれるゼオライトを意味する。 Hereinafter, zeolite means zeolite contained in the raw material paste.
ゼオライトの比表面積は、500〜800m2/gであり、500〜600m2/gが好ましく、535〜538m2/gがより好ましい。ゼオライトの比表面積が500m2/g未満であると、ハニカムユニット11中の気孔の数が少なくなるため、ハニカムユニット11の隔壁11bの内部まで排ガスが侵入しにくくなり、ゼオライトがNOxの浄化に有効に利用されなくなる。一方、比表面積が800m2/gを超えるゼオライトを製造することは困難である。The specific surface area of the zeolite is 500~800m 2 / g, preferably from 500~600m 2 / g, 535~538m 2 / g is more preferable. When the specific surface area of the zeolite is less than 500 m 2 / g, the number of pores in the
なお、ゼオライトの比表面積は、BET一点法(N2吸着法)を用いて測定することができる。また、ゼオライトの比表面積を測定する際には、例えば、自動比表面積/細孔分布測定装置トライスター3000(島津製作所社製)を用いることができる。The specific surface area of the zeolite can be measured by BET one point method (N 2 adsorption method). Moreover, when measuring the specific surface area of zeolite, for example, an automatic specific surface area / pore distribution measuring device Tristar 3000 (manufactured by Shimadzu Corporation) can be used.
ゼオライトの外表面積は、40〜80m2/gであり、40〜60m2/gが好ましく、40〜52m2/gがより好ましい。ゼオライトの外表面積が40m2/g未満であると、ゼオライトの比表面積に対する外表面積の比が小さくなる、即ち、ゼオライトの表面に存在する細孔が多くなって、ゼオライトがNOxの浄化に有効に利用されなくなる。一方、外表面積が80m2/gを超えるゼオライトを製造することは困難である。External surface area of the zeolite is 40 to 80 m 2 / g, preferably from 40~60m 2 / g, 40~52m 2 / g is more preferable. If the external surface area of the zeolite is less than 40 m 2 / g, the ratio of the external surface area to the specific surface area of the zeolite will be small, that is, the number of pores existing on the surface of the zeolite will increase, making the zeolite effective for purifying NOx. It will not be used. On the other hand, it is difficult to produce a zeolite having an outer surface area exceeding 80 m 2 / g.
なお、ゼオライトの外表面積は、t−プロット法(N2吸着法)を用いて測定することができる。また、ゼオライトの外表面積を測定する際には、例えば、自動比表面積/細孔分布測定装置トライスター3000(島津製作所社製)を用いることができる。The outer surface area of the zeolite can be measured by using a t- plot method (N 2 adsorption method). Moreover, when measuring the outer surface area of zeolite, for example, an automatic specific surface area / pore distribution measuring device Tristar 3000 (manufactured by Shimadzu Corporation) can be used.
ゼオライトは、鉄イオンによりイオン交換されているイオン交換量が1.6質量%以上であることが好ましい。ゼオライトの鉄イオンによりイオン交換されているイオン交換量が1.6質量%未満であると、NOxの浄化性能が十分に向上しない。 Zeolite preferably has an ion exchange amount of 1.6% by mass or more that is ion-exchanged with iron ions. When the ion exchange amount ion-exchanged with the iron ions of the zeolite is less than 1.6% by mass, the NOx purification performance is not sufficiently improved.
なお、鉄イオンによりイオン交換されているイオン交換量が5.0質量%を超えるゼオライトを製造することは困難であるため、ゼオライトは、鉄イオンによりイオン交換されているイオン交換量が1.6〜5.0質量%であることがより好ましい。また、ゼオライトは、鉄イオンによりイオン交換されているイオン交換量が3.6〜4.7質量%であることがさらに好ましい。 In addition, since it is difficult to produce a zeolite having an ion exchange amount that is ion-exchanged with iron ions exceeding 5.0% by mass, the ion exchange amount that is ion-exchanged with iron ions is 1.6. More preferably, it is -5.0 mass%. Moreover, it is more preferable that the ion exchange amount of the zeolite ion-exchanged with iron ions is 3.6 to 4.7% by mass.
なお、ゼオライトは、NOxの浄化性能を向上させることが可能な遷移金属イオン等でさらにイオン交換されていてもよい。 The zeolite may be further ion-exchanged with a transition metal ion or the like that can improve the NOx purification performance.
ゼオライトの鉄イオンによりイオン交換されているイオン交換量、比表面積及び外表面積を、それぞれM[質量%]、S1[m2/g]及びS2[m2/g]とすると、式 0.25≦M×(S2/S1)≦0.60
を満たすことが好ましく、式
0.27≦M×(S2/S1)≦0.45
を満たすことがより好ましい。M×(S2/S1)が0.25質量%未満であると、NOxの浄化性能が十分に向上しない。一方、M×(S2/S1)が0.60質量%を超えるゼオライトを製造することは困難である。When the ion exchange amount, the specific surface area, and the outer surface area that are ion-exchanged by the iron ions of the zeolite are M [mass%], S 1 [m 2 / g], and S 2 [m 2 / g], respectively, Formula 0 .25 ≦ M × (S 2 / S 1 ) ≦ 0.60
Preferably satisfying the formula 0.27 ≦ M × (S 2 / S 1 ) ≦ 0.45
It is more preferable to satisfy. When M × (S 2 / S 1 ) is less than 0.25% by mass, the NOx purification performance is not sufficiently improved. On the other hand, it is difficult to produce a zeolite having M × (S 2 / S 1 ) exceeding 0.60 mass%.
ゼオライトは、二次粒子の平均粒径が3〜5μmであることが好ましい。ゼオライトの二次粒子の平均粒径が3μm未満であると、ハニカムユニット11の隔壁11bの内部まで排ガスが侵入しにくくなって、ゼオライトがNOxの浄化に有効に利用されなくなる。一方、ゼオライトの二次粒子の平均粒径が5μmを超えると、ハニカムユニット11中の気孔の数が少なくなるため、ハニカムユニット11の隔壁11bの内部まで排ガスが侵入しにくくなり、ゼオライトがNOxの浄化に有効に利用されなくなる。
The zeolite preferably has an average secondary particle size of 3 to 5 μm. If the average particle size of the secondary particles of the zeolite is less than 3 μm, the exhaust gas hardly enters the
ゼオライトとしては、特に限定されないが、β型ゼオライト、ZSM−5型ゼオライト等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、NOxの浄化性能に優れるため、β型ゼオライトが好ましい。 Although it does not specifically limit as a zeolite, A beta type zeolite, ZSM-5 type zeolite, etc. are mentioned, You may use 2 or more types together. Among these, β-type zeolite is preferable because of its excellent NOx purification performance.
ハニカムユニット11は、見掛けの体積当たりのゼオライトの含有量が230〜400g/Lであることが好ましい。ハニカムユニット11の見掛けの体積当たりのゼオライトの含有量が230g/L未満であると、NOxの浄化性能を向上させるためにハニカムユニット11の見掛けの体積を大きくする必要がある。一方、ハニカムユニット11の見掛けの体積当たりのゼオライトの含有量が400g/Lを超えると、ハニカムユニット11の強度が不十分になったり、ハニカムユニット11の開口率が小さくなったりする。
The
原料ペーストに含まれる無機バインダとしては、特に限定されないが、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾル、水ガラス、セピオライト、アタパルジャイト、ベーマイト等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 The inorganic binder contained in the raw material paste is not particularly limited, and examples thereof include alumina sol, silica sol, titania sol, water glass, sepiolite, attapulgite, and boehmite, and two or more kinds may be used in combination.
原料ペーストの固形分中の無機バインダの固形分の含有量は、5〜30質量%であることが好ましく、10〜20質量%がより好ましい。原料ペーストの固形分中の無機バインダの固形分の含有量が5質量%未満であると、ハニカムユニット11の強度が低下する。一方、原料ペーストの固形分中の無機バインダの固形分の含有量が30質量%を超えると、ハニカムユニット11を押出成形することが困難になる。
The content of the solid content of the inorganic binder in the solid content of the raw material paste is preferably 5 to 30% by mass, and more preferably 10 to 20% by mass. If the content of the solid content of the inorganic binder in the solid content of the raw material paste is less than 5% by mass, the strength of the
原料ペーストは、ハニカムユニット11の強度を向上させるために、無機繊維、鱗片状物質、テトラポット状物質及び三次元針状物質からなる群より選択される一種以上をさらに含むことが好ましい。
In order to improve the strength of the
原料ペーストに含まれる無機繊維を構成する材料としては、特に限定されないが、アルミナ、シリカ、炭化ケイ素、シリカアルミナ、ガラス、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 The material constituting the inorganic fiber contained in the raw material paste is not particularly limited, and examples thereof include alumina, silica, silicon carbide, silica alumina, glass, potassium titanate, aluminum borate and the like. Good.
原料ペーストに含まれる無機繊維のアスペクト比は、2〜1000であることが好ましく、5〜800がより好ましく、10〜500がさらに好ましい。原料ペーストに含まれる無機繊維のアスペクト比が2未満であると、ハニカムユニット11の強度を向上させる効果が小さくなる。一方、原料ペーストに含まれる無機繊維のアスペクト比が1000を超えると、ハニカムユニット11を押出成形する際に金型に目詰まり等が発生したり、無機繊維が折れて、ハニカムユニット11の強度を向上させる効果が小さくなったりする。
The aspect ratio of the inorganic fibers contained in the raw material paste is preferably 2 to 1000, more preferably 5 to 800, and still more preferably 10 to 500. When the aspect ratio of the inorganic fibers contained in the raw material paste is less than 2, the effect of improving the strength of the
鱗片状物質は、平たい物質を意味し、厚さが0.2〜5.0μmであることが好ましく、最大長さが10〜160μmであることが好ましく、厚さに対する最大長さの比が3〜250であることが好ましい。 The scaly substance means a flat substance, preferably having a thickness of 0.2 to 5.0 μm, preferably having a maximum length of 10 to 160 μm, and a ratio of the maximum length to the thickness of 3 It is preferable that it is -250.
原料ペーストに含まれる鱗片状物質を構成する材料としては、特に限定されないが、ガラス、白雲母、アルミナ、シリカ等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 Although it does not specifically limit as a material which comprises the scale-like substance contained in raw material paste, Glass, muscovite, alumina, a silica etc. are mentioned, You may use 2 or more types together.
テトラポット状物質は、針状部が三次元に延びている物質を意味し、針状部の平均針状長さが5〜30μmであることが好ましく、針状部の平均径が0.5〜5.0μmであることが好ましい。 The tetrapot-like substance means a substance in which the needle-like portion extends three-dimensionally. The average needle-like length of the needle-like portion is preferably 5 to 30 μm, and the average diameter of the needle-like portion is 0.5. It is preferable that it is -5.0 micrometers.
原料ペーストに含まれるテトラポット状物質を構成する材料としては、特に限定されないが、酸化亜鉛等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 Although it does not specifically limit as a material which comprises the tetrapod-like substance contained in a raw material paste, Zinc oxide etc. are mentioned, You may use 2 or more types together.
三次元針状物質は、針状部同士がそれぞれの針状部の中央付近でガラス等の無機化合物により結合されている物質を意味し、針状部の平均針状長さが5〜30μmであることが好ましく、針状部の平均径が0.5〜5.0μmであることが好ましい。 The three-dimensional acicular substance means a substance in which the acicular parts are bonded by an inorganic compound such as glass near the center of each acicular part, and the average acicular length of the acicular parts is 5 to 30 μm. It is preferable that the average diameter of the needle-shaped part is 0.5 to 5.0 μm.
また、三次元針状物質は、複数の針状部が三次元に連なっていてもよく、針状部の直径が0.1〜5.0μmであることが好ましく、長さが0.3〜30.0μmであることが好ましく、直径に対する長さの比が1.4〜50.0であることが好ましい。 Further, the three-dimensional acicular substance may have a plurality of acicular portions that are three-dimensionally connected, and preferably has a diameter of 0.1 to 5.0 μm and a length of 0.3 to 5.0 μm. It is preferable that it is 30.0 micrometers, and it is preferable that ratio of the length with respect to a diameter is 1.4-50.0.
原料ペーストに含まれる三次元針状物質を構成する材料としては、特に限定されないが、アルミナ、シリカ、炭化ケイ素、シリカアルミナ、ガラス、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム、ベーマイト等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 The material constituting the three-dimensional acicular substance contained in the raw material paste is not particularly limited, and examples thereof include alumina, silica, silicon carbide, silica alumina, glass, potassium titanate, aluminum borate, boehmite, and the like. You may use together.
原料ペーストの固形分中の無機繊維、鱗片状物質、テトラポット状物質及び三次元針状物質の含有量は、3〜50質量%であることが好ましく、3〜30質量%がより好ましく、5〜20質量%がさらに好ましい。原料ペーストの固形分中の無機繊維、鱗片状物質、テトラポット状物質及び三次元針状物質の含有量が3質量%未満であると、ハニカムユニット11の強度を向上させる効果が小さくなる。一方、原料ペーストの固形分中の無機繊維、鱗片状物質、テトラポット状物質及び三次元針状物質の含有量が50質量%を超えると、ハニカムユニット11中のゼオライトの含有量が低下して、NOxの浄化性能が低下する。
The content of inorganic fiber, scale-like substance, tetrapot-like substance and three-dimensional needle-like substance in the solid content of the raw material paste is preferably 3 to 50% by mass, more preferably 3 to 30% by mass. -20 mass% is further more preferable. When the content of the inorganic fiber, the scale-like substance, the tetrapot-like substance, and the three-dimensional needle-like substance in the solid content of the raw material paste is less than 3% by mass, the effect of improving the strength of the
ハニカムユニット11は、気孔率が20〜50%であることが好ましい。ハニカムユニット11の気孔率が20%未満であると、ハニカムユニット11の隔壁11bの内部まで排ガスが侵入しにくくなって、ゼオライトがNOxの浄化に有効に利用されなくなる。一方、ハニカムユニット11の気孔率が50%を超えると、ハニカムユニット11の強度が不十分となる。
The
なお、ハニカムユニット11の気孔率は、水銀圧入法を用いて測定することができる。
The porosity of the
ハニカムユニット11は、長手方向に垂直な断面の開口率が50〜75%であることが好ましい。ハニカムユニット11の長手方向に垂直な断面の開口率が50%未満であると、ゼオライトがNOxの浄化に有効に利用されなくなる。一方、ハニカムユニット11の長手方向に垂直な断面の開口率が75%を超えると、ハニカムユニット11の強度が不十分となる。
The
ハニカムユニット11は、長手方向に垂直な断面の貫通孔11aの密度が31〜155個/cm2であることが好ましい。ハニカムユニット11の長手方向に垂直な断面の貫通孔11aの密度が31個/cm2未満であると、ゼオライトと排ガスが接触しにくくなって、NOxの浄化性能が低下する。一方、ハニカムユニット11の長手方向に垂直な断面の貫通孔11aの密度が155個/cm2を超えると、ハニカム構造体10の圧力損失が増大する。In the
ハニカムユニット11の隔壁11bの厚さは、0.1〜0.4mmであることが好ましく、0.1〜0.3mmがより好ましい。ハニカムユニット11の隔壁11bの厚さが0.1mm未満であると、ハニカムユニット11の強度が低下する。一方、ハニカムユニット11の隔壁11bの厚さが0.4mmを超えると、ハニカムユニット11の隔壁11bの内部まで排ガスが侵入しにくくなって、ゼオライトがNOxの浄化に有効に利用されなくなる。
The thickness of the
外周コート層12は、厚さが0.1〜2.0mmであることが好ましい。外周コート層12の厚さが0.1mm未満であると、ハニカム構造体10の強度を向上させる効果が不十分になる。一方、外周コート層12の厚さが2.0mmを超えると、ハニカム構造体10の単位体積当たりのゼオライトの含有量が低下して、NOxの浄化性能が低下する。
The outer
ハニカム構造体10の形状としては、円柱状に限定されず、角柱状、楕円柱状、長円柱状、丸面取りされている角柱状(例えば、丸面取りされている三角柱状)等が挙げられる。
The shape of the
貫通孔11aの形状としては、四角柱状に限定されず、三角柱状、六角柱状等が挙げられる。
The shape of the through
次に、ハニカム構造体10の製造方法の一例について説明する。まず、鉄イオンによりイオン交換されているゼオライト及び無機バインダを含み、必要に応じて、無機繊維、鱗片状物質、テトラポット状物質及び三次元針状物質からなる群より選択される一種以上をさらに含む原料ペーストを用いて押出成形し、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設されている円柱状のハニカム成形体を作製する。
Next, an example of a method for manufacturing the
また、原料ペーストには、有機バインダ、分散媒、成形助剤等を、必要に応じて、適宜添加してもよい。 Moreover, you may add an organic binder, a dispersion medium, a shaping | molding adjuvant, etc. to a raw material paste suitably as needed.
有機バインダとしては、特に限定されないが、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられ、二種以上併用してもよい。なお、有機バインダの添加量は、ゼオライト、無機バインダ、無機繊維、鱗片状物質、テトラポット状物質及び三次元針状物質の総質量に対して、1〜10%であることが好ましい。 Although it does not specifically limit as an organic binder, Methylcellulose, carboxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, polyethyleneglycol, a phenol resin, an epoxy resin etc. are mentioned, You may use 2 or more types together. In addition, it is preferable that the addition amount of an organic binder is 1-10% with respect to the total mass of a zeolite, an inorganic binder, an inorganic fiber, a scale-like substance, a tetrapot-like substance, and a three-dimensional acicular substance.
分散媒としては、特に限定されないが、水、ベンゼン等の有機溶媒、メタノール等のアルコール等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 Although it does not specifically limit as a dispersion medium, Alcohol, such as water, organic solvents, such as benzene, methanol, etc. are mentioned, You may use 2 or more types together.
成形助剤としては、特に限定されないが、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 Although it does not specifically limit as a shaping | molding adjuvant, Ethylene glycol, dextrin, a fatty acid, fatty acid soap, a polyalcohol etc. are mentioned, You may use together 2 or more types.
原料ペーストを調製する際には、混合混練することが好ましく、ミキサー、アトライタ等を用いて混合してもよく、ニーダー等を用いて混練してもよい。 When preparing a raw material paste, it is preferable to mix and knead, and it may mix using a mixer, an attritor, etc., and may knead using a kneader.
次に、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機、凍結乾燥機等の乾燥機を用いて、ハニカム成形体を乾燥してハニカム乾燥体を作製する。 Next, the honeycomb formed body is dried by using a dryer such as a microwave dryer, a hot air dryer, a dielectric dryer, a vacuum dryer, a vacuum dryer, or a freeze dryer to produce a honeycomb dried body.
さらに、ハニカム乾燥体を脱脂してハニカム脱脂体を作製する。脱脂条件は、ハニカム乾燥体に含まれる有機物の種類や量によって適宜選択することができるが、400℃で2時間であることが好ましい。 Further, the honeycomb dried body is degreased to produce a honeycomb degreased body. The degreasing conditions can be appropriately selected depending on the type and amount of the organic substance contained in the dried honeycomb body, but it is preferably 2 hours at 400 ° C.
次に、ハニカム脱脂体を焼成することにより、円柱状のハニカムユニット11を作製する。焼成温度は、600〜1200℃であることが好ましく、600〜1000℃がより好ましい。焼成温度が600℃未満であると、焼結が進行せず、ハニカムユニット11の強度が低くなる。一方、焼成温度が1200℃を超えると、焼結が進行しすぎて、ゼオライトの反応サイトが減少する。
Next, the honeycomb degreased body is fired to produce a
次に、円柱状のハニカムユニット11の両端面を除く外周面に外周コート層用ペーストを塗布する。
Next, the outer peripheral coat layer paste is applied to the outer peripheral surface excluding both end surfaces of the
外周コート層用ペーストとしては、特に限定されないが、無機バインダ及び無機粒子の混合物、無機バインダ及び無機繊維の混合物、無機バインダ、無機粒子及び無機繊維の混合物等が挙げられる。 Although it does not specifically limit as a paste for outer periphery coating layers, The mixture of an inorganic binder and an inorganic particle, the mixture of an inorganic binder and an inorganic fiber, the mixture of an inorganic binder, an inorganic particle, and an inorganic fiber etc. are mentioned.
外周コート層用ペーストに含まれる無機バインダとしては、特に限定されないが、シリカゾル、アルミナゾル等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、シリカゾルとして添加されていることが好ましい。 Although it does not specifically limit as an inorganic binder contained in the paste for outer periphery coating layers, A silica sol, an alumina sol, etc. are mentioned, You may use 2 or more types together. Among these, it is preferable to add as silica sol.
外周コート層用ペーストに含まれる無機粒子を構成する材料としては、特に限定されないが、炭化ケイ素等の炭化物、窒化ケイ素、窒化ホウ素等の窒化物等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、熱伝導性に優れることから、炭化ケイ素が好ましい。 The material constituting the inorganic particles contained in the outer peripheral coat layer paste is not particularly limited, but examples thereof include carbides such as silicon carbide, nitrides such as silicon nitride and boron nitride, and two or more kinds may be used in combination. . Of these, silicon carbide is preferred because of its excellent thermal conductivity.
外周コート層用ペーストに含まれる無機繊維を構成する材料としては、特に限定されないが、シリカアルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、アルミナが好ましい。 Although it does not specifically limit as a material which comprises the inorganic fiber contained in the paste for outer periphery coating layers, A silica alumina, a mullite, an alumina, a silica etc. are mentioned, You may use 2 or more types together. Of these, alumina is preferable.
外周コート層用ペーストは、有機バインダをさらに含んでいてもよい。 The outer periphery coating layer paste may further contain an organic binder.
外周コート層用ペーストに含まれる有機バインダとしては、特に限定されないが、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 Although it does not specifically limit as an organic binder contained in the paste for outer periphery coating layers, Polyvinyl alcohol, methylcellulose, ethylcellulose, carboxymethylcellulose, etc. are mentioned, You may use 2 or more types together.
外周コート層用ペーストは、酸化物系セラミックスの微小中空球体であるバルーン、造孔剤等をさらに含んでいてもよい。 The outer periphery coat layer paste may further contain balloons, pore formers, and the like, which are fine hollow spheres of oxide ceramics.
外周コート層用ペーストに含まれるバルーンとしては、特に限定されないが、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン、ムライトバルーン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、アルミナバルーンが好ましい。 The balloon contained in the outer peripheral coat layer paste is not particularly limited, and examples thereof include alumina balloons, glass micro balloons, shirasu balloons, fly ash balloons, mullite balloons and the like, and two or more kinds may be used in combination. Among these, an alumina balloon is preferable.
外周コート層用ペーストに含まれる造孔剤としては、特に限定されないが、球状アクリル粒子、グラファイト等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 Although it does not specifically limit as a pore making material contained in the paste for outer periphery coating layers, A spherical acrylic particle, a graphite, etc. are mentioned, You may use 2 or more types together.
次に、外周コート層用ペーストが塗布されたハニカムユニット11を乾燥固化し、円柱状のハニカム構造体10を作製する。このとき、外周コート層用ペーストに有機バインダが含まれている場合は、脱脂することが好ましい。脱脂条件は、有機物の種類や量によって適宜選択することができるが、700℃で20分間であることが好ましい。
Next, the
なお、鉄イオンによりイオン交換されているゼオライトの代わりに、鉄イオンによりイオン交換されていないゼオライトを用いて、ハニカムユニット11又はハニカム構造体10を、鉄イオンを含む水溶液(例えば、硝酸銀水溶液)中に浸漬することにより、ゼオライトをイオン交換してもよい。
Note that, instead of zeolite ion-exchanged with iron ions, zeolite not ion-exchanged with iron ions is used to place the
図2に、本発明の排ガス浄化装置の一例を示す。排ガス浄化装置100は、ハニカム構造体10の外周部に保持シール材20を配置した状態で、金属容器(シェル)30にキャニングすることにより作製することができる。また、排ガス浄化装置100には、排ガスが流れる方向に対して、ハニカム構造体10の上流側の配管(不図示)内に、アンモニア又は分解してアンモニアを発生させる化合物を噴射する噴射ノズル等の噴射手段(不図示)が設けられている。これにより、配管を流れる排ガス中にアンモニアが添加されるため、ハニカムユニット11に含まれるゼオライトにより、排ガス中に含まれるNOxが還元される。
FIG. 2 shows an example of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention. The exhaust
分解してアンモニアを発生させる化合物としては、配管内で排ガスにより加熱されて、アンモニアを発生させることが可能であれば、特に限定されないが、貯蔵安定性に優れるため、尿素水が好ましい。 The compound that decomposes to generate ammonia is not particularly limited as long as it can be heated by exhaust gas in a pipe and generate ammonia, but urea water is preferable because of excellent storage stability.
尿素水は、配管内で排ガスにより加熱されて、加水分解し、アンモニアが発生する。 The urea water is heated by the exhaust gas in the pipe and hydrolyzes to generate ammonia.
図3に、本発明のハニカム構造体の他の例を示す。なお、ハニカム構造体10’は、複数の貫通孔11aが隔壁11bを隔てて長手方向に並設されているハニカムユニット11’(図4参照)が接着層13を介して複数個接着されている以外は、ハニカム構造体10と同一の構成である。
FIG. 3 shows another example of the honeycomb structure of the present invention. In the
ハニカムユニット11’は、長手方向に垂直な断面の断面積が10〜200cm2であることが好ましい。ハニカムユニット11’の長手方向に垂直な断面の断面積が10cm2未満であると、ハニカム構造体10’の圧力損失が増大する。一方、ハニカムユニット11’の長手方向に垂直な断面の断面積が200cm2を超えると、ハニカムユニット11’に発生する熱応力に対する強度が不十分になる。The
なお、ハニカムユニット11’は、長手方向に垂直な断面の断面積以外は、ハニカムユニット11と同一の構成である。
The
接着層13は、厚さが0.5〜2.0mmであることが好ましい。接着層13の厚さが0.5mm未満であると、ハニカムユニット11’の接着強度が不十分になる。一方、接着層13の厚さが2.0mmを超えると、ハニカム構造体10’の圧力損失が増大する。
The
次に、ハニカム構造体10’の製造方法の一例について説明する。まず、ハニカム構造体10と同様にして、四角柱状のハニカムユニット11’を作製する。次に、ハニカムユニット11’の両端面を除く外周面に接着層用ペーストを塗布して、ハニカムユニット11’を順次接着させ、乾燥固化することにより、ハニカムユニット11’の集合体を作製する。
Next, an example of a method for manufacturing the honeycomb structure 10 'will be described. First, in the same manner as the
接着層用ペーストとしては、特に限定されないが、無機バインダ及び無機粒子の混合物、無機バインダ及び無機繊維の混合物、無機バインダ、無機粒子及び無機繊維の混合物等が挙げられる。 Although it does not specifically limit as a paste for contact bonding layers, The mixture of an inorganic binder and an inorganic particle, the mixture of an inorganic binder and an inorganic fiber, the mixture of an inorganic binder, an inorganic particle, and an inorganic fiber etc. are mentioned.
接着層用ペーストに含まれる無機バインダとしては、特に限定されないが、シリカゾル、アルミナゾル等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、シリカゾルとして添加されていることが好ましい。 Although it does not specifically limit as an inorganic binder contained in the paste for contact bonding layers, A silica sol, an alumina sol, etc. are mentioned, You may use 2 or more types together. Among these, it is preferable to add as silica sol.
接着層用ペーストに含まれる無機粒子を構成する材料としては、特に限定されないが、炭化ケイ素等の炭化物、窒化ケイ素、窒化ホウ素等の窒化物等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、熱伝導性に優れることから、炭化ケイ素が好ましい。 The material constituting the inorganic particles contained in the adhesive layer paste is not particularly limited, and examples thereof include carbides such as silicon carbide, nitrides such as silicon nitride and boron nitride, and two or more kinds may be used in combination. Of these, silicon carbide is preferred because of its excellent thermal conductivity.
接着層用ペーストに含まれる無機繊維を構成する材料としては、特に限定されないが、シリカアルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、アルミナが好ましい。 Although it does not specifically limit as a material which comprises the inorganic fiber contained in the paste for contact bonding layers, A silica alumina, mullite, an alumina, a silica, etc. are mentioned, You may use 2 or more types together. Of these, alumina is preferable.
また、接着層用ペーストは、有機バインダを含んでいてもよい。 The adhesive layer paste may contain an organic binder.
接着層用ペーストに含まれる有機バインダとしては、特に限定されないが、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 Although it does not specifically limit as an organic binder contained in the paste for contact bonding layers, Polyvinyl alcohol, methylcellulose, ethylcellulose, carboxymethylcellulose etc. are mentioned, You may use 2 or more types together.
接着層用ペーストは、酸化物系セラミックスの微小中空球体であるバルーン、造孔剤等をさらに含んでいてもよい。 The adhesive layer paste may further contain a balloon, a pore-forming agent, etc., which are fine hollow spheres of oxide ceramics.
接着層用ペーストに含まれるバルーンとしては、特に限定されないが、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン、ムライトバルーン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、アルミナバルーンが好ましい。 Although it does not specifically limit as a balloon contained in the paste for contact bonding layers, An alumina balloon, a glass micro balloon, a shirasu balloon, a fly ash balloon, a mullite balloon etc. are mentioned, You may use 2 or more types together. Among these, an alumina balloon is preferable.
接着層用ペーストに含まれる造孔剤としては、特に限定されないが、球状アクリル粒子、グラファイト等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 Although it does not specifically limit as a pore making material contained in the paste for contact bonding layers, A spherical acrylic particle, a graphite, etc. are mentioned, You may use 2 or more types together.
次に、ハニカムユニット11’の集合体を円柱状に切削加工した後、必要に応じて、研磨することにより、円柱状のハニカムユニット11’の集合体を作製する。
Next, after the aggregate of the
なお、ハニカムユニット11’の集合体を円柱状に切削加工する代わりに、長手方向に垂直な断面が所定の形状に成形されているハニカムユニット11’を接着させて、円柱状のハニカムユニット11’の集合体を作製してもよい。このとき、ハニカムユニット11’の長手方向に垂直な断面の形状は、中心角が90°の扇形であることが好ましい。
Instead of cutting the aggregate of the
次に、円柱状のハニカムユニット11’の集合体の両端面を除く外周面に外周コート層用ペーストを塗布する。
Next, the outer peripheral coat layer paste is applied to the outer peripheral surface excluding both end surfaces of the aggregate of the
外周コート層用ペーストは、接着層用ペーストと同一であってもよいし、異なっていてもよい。 The outer periphery coating layer paste may be the same as or different from the adhesive layer paste.
次に、外周コート層用ペーストが塗布された円柱状のハニカムユニット11’の集合体を乾燥固化することにより、円柱状のハニカム構造体10’を作製する。このとき、接着層用ペースト及び/又は外周コート層用ペーストに有機バインダが含まれている場合は、脱脂することが好ましい。脱脂条件は、有機物の種類や量によって適宜選択することができるが、700℃で20分間であることが好ましい。
Next, a
なお、ハニカム構造体10及び10’は、外周コート層12が形成されていなくてもよい。
Note that the outer
本実施例において、部は質量部を意味する。 In this embodiment, the part means part by mass.
[実施例1]
比表面積が535m2/g、外表面積が40m2/g、二次粒子の平均粒径が3μmのβ型ゼオライトを硝酸鉄水溶液中に浸漬してイオン交換した。ICPS−8100(島津製作所社製)を用いて、ICP発光分析することにより、β型ゼオライトの鉄イオンによりイオン交換されているイオン交換量を測定したところ、3.6質量%であった。[Example 1]
Β-type zeolite having a specific surface area of 535 m 2 / g, an outer surface area of 40 m 2 / g, and an average secondary particle size of 3 μm was immersed in an aqueous iron nitrate solution for ion exchange. ICPS-8100 (manufactured by Shimadzu Corporation) was used for ICP emission analysis to measure the amount of ion exchange that was ion-exchanged with the iron ions of the β-type zeolite, which was 3.6% by mass.
得られたβ型ゼオライト2800部、ベーマイト72質量%と酢酸及び水28質量%の混合物1120部、平均繊維径が6μm、平均繊維長が100μmのアルミナ繊維270部、メチルセルロース380部、オレイン酸310部及びイオン交換水2400部を混合混練して、原料ペースト1を作製した。 2800 parts of the obtained β-type zeolite, 1120 parts of a mixture of 72% by weight of boehmite and 28% by weight of acetic acid, 270 parts of alumina fibers having an average fiber diameter of 6 μm and an average fiber length of 100 μm, 380 parts of methylcellulose, 310 parts of oleic acid Then, 2400 parts of ion-exchanged water was mixed and kneaded to prepare a raw material paste 1.
次に、押出成形機を用いて、原料ペースト1を押出成形して、正四角柱状のハニカム成形体を作製した。そして、マイクロ波乾燥機及び熱風乾燥機を用いて、ハニカム成形体を110℃で10分間乾燥させた後、400℃で5時間脱脂した。次に、700℃で2時間焼成して、ハニカムユニット11’を作製した。ハニカムユニット11’は、一辺が38mm、長さが150mmの正四角柱状であり、貫通孔11aの密度が65個/cm2、隔壁11bの厚さが0.28mmであった。Next, the raw material paste 1 was extrusion-molded using an extruder to produce a regular quadrangular prism-shaped honeycomb formed body. Then, the honeycomb formed body was dried at 110 ° C. for 10 minutes using a microwave dryer and a hot air dryer, and then degreased at 400 ° C. for 5 hours. Next, the
次に、平均繊維径が0.5μm、平均繊維長が15μmのアルミナ繊維を767部、シリカガラスを2500部、カルボキシメチルセルロースを17部、固形分30質量%のシリカゾルを600部、ポリビニルアルコールを167部、界面活性剤を167部及びアルミナバルーンを17部、混合混練して、接着層用ペーストを作製した。 Next, 767 parts of alumina fiber having an average fiber diameter of 0.5 μm and an average fiber length of 15 μm, 2500 parts of silica glass, 17 parts of carboxymethylcellulose, 600 parts of silica sol having a solid content of 30% by mass, and 167 parts of polyvinyl alcohol Part, 167 parts of surfactant and 17 parts of alumina balloon were mixed and kneaded to prepare an adhesive layer paste.
ハニカムユニット11’の両端部を除く外周面に、接着層13の厚さが2.0mmになるように接着層用ペーストを塗布して、ハニカムユニット11’を16個接着させ、150℃で10分間乾燥固化した。次に、ダイヤモンドカッターを用いて、長手方向に垂直な断面が略点対称になるように円柱状に切削加工して、ハニカムユニット11’の集合体を作製した。
The adhesive layer paste was applied to the outer peripheral surface excluding both ends of the
さらに、ハニカムユニット11’の集合体の両端部を除く外周面に、外周コート層12の厚さが1.0mmになるように接着層用ペーストを塗布した後、マイクロ波乾燥機及び熱風乾燥機を用いて、接着層用ペーストを150℃で10分間乾燥固化し、400℃で2時間脱脂して、直径が160mm、長さが150mmの円柱状のハニカム構造体10’を作製した。
Furthermore, after applying the adhesive layer paste to the outer peripheral surface excluding both ends of the aggregate of the
[実施例2]
比表面積が538m2/g、外表面積が52m2/g、二次粒子の平均粒径が3μmのβ型ゼオライトを用いて、ゼオライトのイオン交換量を4.7質量%に変更した以外は、実施例1と同様にして、ハニカム構造体10’を作製した。[Example 2]
Except for using a β-type zeolite having a specific surface area of 538 m 2 / g, an outer surface area of 52 m 2 / g, and an average particle size of secondary particles of 3 μm, the ion exchange amount of the zeolite was changed to 4.7% by mass, In the same manner as in Example 1, a
[実施例3]
ゼオライトのイオン交換量を4.7質量%に変更した以外は、実施例1と同様にして、ハニカム構造体10’を作製した。[Example 3]
A
[比較例1]
比表面積が521m2/g、外表面積が35m2/g、二次粒子の平均粒径が3μmのβ型ゼオライトを用いて、ゼオライトのイオン交換量を3.3質量%に変更した以外は、実施例1と同様にして、ハニカム構造体を作製した。[Comparative Example 1]
Except for using β-type zeolite having a specific surface area of 521 m 2 / g, an outer surface area of 35 m 2 / g, and an average particle size of secondary particles of 3 μm, the ion exchange amount of the zeolite was changed to 3.3% by mass, A honeycomb structure was manufactured in the same manner as in Example 1.
[比較例2]
比表面積が507m2/g、外表面積が20m2/g、二次粒子の平均粒径が3μmのβ型ゼオライトを用いて、ゼオライトのイオン交換量を4.6質量%に変更した以外は、実施例1と同様にして、ハニカム構造体を作製した。[Comparative Example 2]
Except for using a β-type zeolite having a specific surface area of 507 m 2 / g, an outer surface area of 20 m 2 / g, and an average particle size of secondary particles of 3 μm, the ion exchange amount of the zeolite was changed to 4.6% by mass, A honeycomb structure was manufactured in the same manner as in Example 1.
[ゼオライトの比表面積及び外表面積の測定]
自動比表面積/細孔分布測定装置トライスター3000(島津製作所社製)を用いて、相対圧P/P0に対する吸着量V[cm3(STP)・g−1]のプロット、即ち、窒素吸脱着等温線を作成し、BET一点法及びt−プロット法を用いて、比表面積及び外表面積を求めた。具体的には、比表面積は、相対圧P/P0に対するP/V(P0−P)[g・cm3(STP)−1]のプロット、即ち、BETプロットから求め、外表面積は、吸着層の厚さt[nm]に対するP/V(P0−P)[g・cm3(STP)−1]のプロット、即ち、t−プロットから求めた。[Measurement of specific surface area and external surface area of zeolite]
Using an automatic specific surface area / pore distribution measuring device Tristar 3000 (manufactured by Shimadzu Corporation), a plot of the adsorption amount V [cm 3 (STP) · g −1 ] against the relative pressure P / P 0 , that is, nitrogen absorption A desorption isotherm was created, and the specific surface area and outer surface area were determined using the BET single point method and the t-plot method. Specifically, the specific surface area is obtained from a plot of P / V (P 0 -P) [g · cm 3 (STP) −1 ] against the relative pressure P / P 0 , that is, a BET plot. plot of P / V with respect to the thickness t [nm] of the adsorbent layer (P 0 -P) [g · cm 3 (STP) -1], that is, determined from t- plot.
[NOxの浄化率の評価]
実施例1〜3及び比較例1、2で作製したハニカムユニットから、ダイヤモンドカッターを用いて、一辺が30mm、長さが30mmの正四角柱状の試料を切り出した。[Evaluation of NOx purification rate]
From the honeycomb units manufactured in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, a regular square columnar sample having a side of 30 mm and a length of 30 mm was cut out using a diamond cutter.
試料に、200℃の模擬ガスを空間速度(SV)35000/hで流しながら、触媒評価装置SIGU−2000(堀場製作所社製)を用いて、試料から流出するNOxの流出量を測定し、式
(NOxの流入量−NOxの流出量)/(NOxの流入量)×100
で表されるNOxの浄化率[%]を算出した。なお、模擬ガスの構成成分は、一酸化窒素210ppm、二酸化窒素70ppm、アンモニア420ppm、酸素14%、水10%、窒素(balance)である。Using a catalyst evaluation apparatus SIGU-2000 (manufactured by Horiba, Ltd.) while flowing a simulated gas at 200 ° C. at a space velocity (SV) of 35000 / h, the amount of NOx flowing out from the sample is measured, (NOx inflow amount−NOx outflow amount) / (NOx inflow amount) × 100
The NOx purification rate [%] expressed by Note that the constituent components of the simulated gas are nitrogen monoxide 210 ppm, nitrogen dioxide 70 ppm, ammonia 420 ppm, oxygen 14%,
表1に、試料のNOxの浄化率の評価結果及びβ型ゼオライトの特性、即ち、比表面積S1、外表面積S2、イオン交換量M及びM×(S2/S1)を示す。Table 1 shows the evaluation results of the NOx purification rate of the sample and the characteristics of β-type zeolite, that is, specific surface area S 1 , outer surface area S 2 , ion exchange amount M and M × (S 2 / S 1 ).
一方、比較例1、2のハニカムユニットから切り出された試料は、NOxの浄化率がそれぞれ35%、27%であり、200℃におけるNOxの浄化性能が劣る。これは、比表面積S1に対する外表面積S2の比S2/S1が小さくなる、即ち、ゼオライトの表面に存在する細孔が多くなって、ゼオライトがNOxの浄化に有効に利用されなくなったためであると考えられる。On the other hand, the samples cut out from the honeycomb units of Comparative Examples 1 and 2 have NOx purification rates of 35% and 27%, respectively, and the NOx purification performance at 200 ° C. is inferior. This is because the ratio S 2 / S 1 of the outer surface area S 2 to the specific surface area S 1 becomes small, that is, the number of pores existing on the surface of the zeolite increases, and the zeolite is not effectively used for purification of NOx. It is thought that.
なお、表1における試料のNOxの浄化率の評価結果から、試料を切り出す前の実施例1〜3のハニカムユニット11’及びハニカム構造体10’においても、200℃におけるNOxの浄化性能が優れると考えられる。
From the evaluation results of the NOx purification rate of the sample in Table 1, the NOx purification performance at 200 ° C. is excellent also in the
10、10’ ハニカム構造体
11、11’ ハニカムユニット
11a 貫通孔
11b 隔壁
12 外周コート層
13 接着層
20 保持シール材
30 金属容器
100 排ガス浄化装置DESCRIPTION OF
本発明のハニカム構造体は、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設されているハニカムユニットを有するハニカム構造体であって、前記ハニカムユニットは、鉄イオンによりイオン交換されているゼオライト及び無機バインダを含む原料ペーストを押出成形した後、該押出成形された原料ペーストを焼成して作製されており、前記ゼオライトは、比表面積が500m2/g以上800m2/g以下であり、外表面積が40m2/g以上80m2/g以下である。 The honeycomb structure of the present invention is a honeycomb structure having a honeycomb unit in which a plurality of through-holes are arranged in parallel in the longitudinal direction with a partition wall therebetween, and the honeycomb unit is an ion exchanged by iron ions And the raw material paste containing the inorganic binder is extruded, and then the extruded raw material paste is fired. The zeolite has a specific surface area of 500 m 2 / g or more and 800 m 2 / g or less. The surface area is 40 m 2 / g or more and 80 m 2 / g or less.
図1に、本発明のハニカム構造体の一例を示す。ハニカム構造体10は、複数の貫通孔11aが隔壁11bを隔てて長手方向に並設されている単一のハニカムユニット11を有する。また、ハニカムユニット11は、鉄イオンによりイオン交換されているゼオライト及び無機バインダを含む原料ペーストを押出成形した後、押出成形された原料ペーストを焼成して作製されている。さらに、ハニカムユニット11の両端面を除く外周面に外周コート層12が形成されている。
FIG. 1 shows an example of the honeycomb structure of the present invention. The
さらに、ハニカム乾燥体を脱脂してハニカム脱脂体を作製する。脱脂条件は、ハニカム乾燥体に含まれる有機物の種類及び量によって適宜選択することができるが、400℃で2時間であることが好ましい。 Further, the honeycomb dried body is degreased to produce a honeycomb degreased body. The degreasing conditions can be appropriately selected depending on the type and amount of the organic substance contained in the dried honeycomb body, but it is preferably 2 hours at 400 ° C.
次に、外周コート層用ペーストが塗布されたハニカムユニット11を乾燥固化し、円柱状のハニカム構造体10を作製する。このとき、外周コート層用ペーストに有機バインダが含まれている場合は、脱脂することが好ましい。脱脂条件は、有機物の種類及び量によって適宜選択することができるが、700℃で20分間であることが好ましい。
Next, the
なお、鉄イオンによりイオン交換されているゼオライトの代わりに、鉄イオンによりイオン交換されていないゼオライトを用いて、ハニカムユニット11又はハニカム構造体10を、鉄イオンを含む水溶液(例えば、硝酸鉄水溶液)中に浸漬することにより、ゼオライトをイオン交換してもよい。
In addition, instead of the zeolite ion-exchanged with iron ions, zeolite that is not ion-exchanged with iron ions is used to make the
次に、ハニカム構造体10’の製造方法の一例について説明する。まず、ハニカム構造体10のハニカムユニット11と同様にして、四角柱状のハニカムユニット11’を作製する。次に、ハニカムユニット11’の両端面を除く外周面に接着層用ペーストを塗布して、ハニカムユニット11’を順次接着させ、乾燥固化することにより、ハニカムユニット11’の集合体を作製する。
Next, an example of a manufacturing method of the
次に、外周コート層用ペーストが塗布された円柱状のハニカムユニット11’の集合体を乾燥固化することにより、円柱状のハニカム構造体10’を作製する。このとき、接着層用ペースト及び/又は外周コート層用ペーストに有機バインダが含まれている場合は、脱脂することが好ましい。脱脂条件は、有機物の種類及び量によって適宜選択することができるが、700℃で20分間であることが好ましい。
Next, a
次に、押出成形機を用いて、原料ペースト1を押出成形して、正四角柱状のハニカム成形体を作製した。そして、マイクロ波乾燥機及び熱風乾燥機を用いて、ハニカム成形体を110℃で10分間乾燥させた後、400℃で5時間脱脂した。次に、脱脂したハニカム成形体を700℃で2時間焼成して、ハニカムユニット11’を作製した。ハニカムユニット11’は、一辺が38mm、長さが150mmの正四角柱状であり、貫通孔11aの密度が65個/cm2、隔壁11bの厚さが0.28mmであった。
Next, the raw material paste 1 was extrusion-molded using an extruder to produce a regular quadrangular prism-shaped honeycomb formed body. Then, the honeycomb formed body was dried at 110 ° C. for 10 minutes using a microwave dryer and a hot air dryer, and then degreased at 400 ° C. for 5 hours. Next, the degreased honeycomb formed body was fired at 700 ° C. for 2 hours to produce a
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